大功率半導體激光器陣列溫度分布模型建立與實驗驗證.pdf

1、大功率半導體激光器具有高轉(zhuǎn)換效率、高可靠性及較長的使用壽命，在泵浦固體激光器、打印、材料加工、通信等方面都有著廣泛的應用。但是，盡管半導體激光器具有較高的轉(zhuǎn)換效率，還是有大部分的電功率被轉(zhuǎn)化生成了熱，導致激光二極管工作結(jié)溫的升高。 而溫度升高必然帶來半導體激光器閾值電流增加，發(fā)射波長紅移，造成模式的不穩(wěn)定，同時還增加了內(nèi)部缺陷，對器件的壽命有嚴重影響。 在本文中，首先從理論分析和實驗數(shù)據(jù)兩個方面入手，分析溫度對激光器各個

2、性能參數(shù)的影響。然后從基本概念出發(fā)，分析大功率激光器的熱源分布、熱阻及熱耗散功率。利用ANSYS 軟件模擬半導體激光器陣列芯片及載體中的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)熱分布是本論文的重點。ANSYS（Analysis Systems）軟件是國際流行的融結(jié)構(gòu)、熱力、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，可以廣泛地應用于結(jié)構(gòu)分析、熱傳導分析、電磁場分析、流體分析以及耦合場分析（CFD）等多個領(lǐng)域。 通過實驗對模擬結(jié)果進行檢驗也是本論文的一個重

3、要方面。溫升測量的方法及手段依測量原理不同可分為兩類：一類是利用半導體激光器本身電學或光學參數(shù)隨溫度變化的特性而將其作為溫敏參數(shù)。但這種方法依據(jù)溫度對半導體激光器某一特性的影響，給出其某種意義上的平均溫度；另一類是利用一些常規(guī)的測量技術(shù)，測量半導體激光器的腔面溫度的分布。本文主要利用第一類方法，對半導體激光器陣列的穩(wěn)態(tài)熱阻進行測量，并詳細介紹了半導體激光器各個參數(shù)的測量方法。 在本文的最后部分，介紹了如何對半導體激光器的熱參數(shù)進